JP2914715B2 - Slow wave-delay line structure - Google Patents
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- H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
- H01J23/26—Helical slow-wave structures; Adjustment therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は一般に無線周波増幅器に、更に詳細には遅
波（低速波）遅延線構造体を備えた形式の増幅器に関係
している。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to radio frequency amplifiers, and more particularly to amplifiers of the type having a slow wave (slow wave) delay line structure.
（背景技術） 技術上知られているように、無線周波増幅器は広範囲
の応用性を持つている。そのような増幅器の一形式のも
のは遅波遅延線構造体を備えていて、これにおいては印
加無線周波エネルギー信号がこの遅波遅延線構造体を伝
搬するときに、これにおけるエネルギーが隣接の電子ビ
ームと相互作用してこの電子ビームにおけるエネルギー
の一部分が伝搬波に伝達されるようになるので、遅延線
構造体から出て来る無線周波エネルギーが増幅されるこ
とになる。このような増幅器の一形式のものは進行波管
（TWT）増幅器である。この場合、典型的には10キロボ
ルト程度の加速電圧に対応する速度を持つたペンシル状
の電子ビームを電子銃が発生する。このビームは一般に
陰極から、遅波遅延線構造体を与える長いゆるく巻かれ
た導電性のらせん電線を通つてコレクタに導かれる。ビ
ームが広がるのを阻止し且つらせんの中心を通してそれ
を案内するために、一様な又は周期的な軸方向集束磁界
が与えられる。無線周波エネルギー信号は陰極に近接し
たらせん電線の端部に加えられ、そして増幅された信号
はコレクタに近接したらせん電線の端部に現れる。印加
信号はらせん電線の巻回部の周りに伝搬して、らせん軸
に沿つて導かれるらせんの中心における電界を発生す
る。信号がらせん電線に沿つて伝搬する速度はほぼ光の
速度であるので、印加信号によつて発生される電界は光
の速度よりも遅い速度で進む。すなわち、それは近似的
にらせん電線円周に対するらせん電線ピツチの比によつ
て乗算された光の速度である速度で進む。らせん電線を
進行するビームにおける電子の速度が遅波らせん構造体
に沿つて軸方向に伝搬する信号の速度に近づくと、電界
によつて発生された移動する信号又は波と、概してビー
ムにおける電子がらせん電線における伝播信号にエネル
ギーを供給するような性質のものである移動する電子と
の間に相互作用が生じる。このためにらせん電線におけ
る信号はらせん電線の出力端部において増幅された状態
になる。BACKGROUND OF THE INVENTION As is known in the art, radio frequency amplifiers have a wide range of applications. One type of such an amplifier comprises a slow-wave delay line structure, in which the energy at which the applied RF energy signal propagates through the slow-wave delay line structure is reduced to the energy of an adjacent electron. Interaction with the beam causes a portion of the energy in the electron beam to be transmitted to the propagating wave, thereby amplifying the RF energy exiting the delay line structure. One type of such an amplifier is a traveling wave tube (TWT) amplifier. In this case, the electron gun generates a pencil-shaped electron beam having a speed corresponding to an acceleration voltage of typically about 10 kilovolts. This beam is typically directed from the cathode through a long loosely wound conductive helical wire that provides a slow wave delay line structure to the collector. A uniform or periodic axial focusing field is provided to prevent the beam from spreading and guide it through the center of the helix. The radio frequency energy signal is applied to the end of the spiral wire close to the cathode, and the amplified signal appears at the end of the spiral wire close to the collector. The applied signal propagates around the turns of the helical wire, creating an electric field at the center of the helix that is guided along the helix axis. Since the speed at which a signal propagates along a spiral wire is approximately the speed of light, the electric field generated by the applied signal travels at a lower speed than the speed of light. That is, it travels at a speed that is approximately the speed of light multiplied by the ratio of spiral wire pitch to spiral wire circumference. As the velocity of the electrons in the beam traveling down the helical wire approaches the velocity of the signal propagating axially along the slow-wave spiral structure, the traveling signal or wave generated by the electric field, and generally the electrons in the beam, Interactions occur with the moving electrons, which are of a nature that supplies energy to the propagated signal on the spiral wire. This causes the signal on the spiral wire to be amplified at the output end of the spiral wire.
やはり技術上知られているように、TWT包囲体内でら
せん電線を支持するために種々の支持構造体が使用され
てきた。支持構造体の一形式のものは複数の誘電体支持
棒、例えば、1973年12月11日、発明者ロバート・ハーパ
（Robert Harper）及びデイビツド・ザバデイル（David
Zavadil）に発行されて、この発明と同じ譲受人に譲渡
された米国特許第3778665号に記載されたもの、の使用
を含んでいる。更に詳細には、TWTは気密封止の細長い
円筒形包囲体を備えている。この円筒形包囲体には同軸
的にらせん電線が配置されている。円筒形包囲体及びら
せん電線の共通軸に平行に長手方向に延びた複数の、典
型的には三つの、対称的に隔置された細長い誘電体棒が
準備されている。この棒はらせん電線をTWTの包囲体又
は接地から絶縁して、これにより印加無線周波エネルギ
ー信号の短絡を防止するために誘電体材料からなつてい
る。この棒は共通軸に垂直な平面において概して方形の
断面を持つている。この棒は円筒形包囲体の内面部分と
らせん電線の外周部分との間でくさび止めされていて、
これによりらせん電線を細長い円筒形包囲体内でこれか
ら電気的に絶縁して同軸的に整列させて支持している。
らせん遅波遅延線構造体は、これのオーム抵抗及び電子
衝撃のために、相互作用過程中相当量の熱エネルギーを
消散させることを要求される。従つて、支持棒は誘電体
材料からなることを要求されるが、高い熱伝導率を持つ
ていなければならない。典型的な従来技術の装置は非導
電性であるが熱伝導性の材料、例えば、ベリリア、窒化
ほう素、又は高い熱伝導率特性を持つた他のセラミツ
ク、の遅波支持構造体を利用している。As is also known in the art, various support structures have been used to support spiral wires within a TWT enclosure. One type of support structure is a plurality of dielectric support rods, for example, Robert Harper and David Harberdale, December 11, 1973.
Zavadil) and described in US Pat. No. 3,778,665, assigned to the same assignee as the present invention. More specifically, the TWT comprises a hermetically sealed elongated cylindrical enclosure. A spiral electric wire is coaxially arranged in the cylindrical enclosure. A plurality, typically three, symmetrically spaced elongate dielectric bars are provided extending longitudinally parallel to the common axis of the cylindrical enclosure and the helical wire. The rod is made of a dielectric material to insulate the helical wire from the TWT enclosure or ground, thereby preventing a short circuit of the applied radio frequency energy signal. The bar has a generally rectangular cross section in a plane perpendicular to the common axis. This rod is wedged between the inner surface of the cylindrical enclosure and the outer periphery of the spiral wire,
This allows the spiral wire to be electrically insulated and coaxially aligned and supported within the elongated cylindrical enclosure.
The helical slow wave delay line structure is required to dissipate a significant amount of thermal energy during the interaction process due to its ohmic resistance and electron bombardment. Therefore, the support rod is required to be made of a dielectric material, but must have high thermal conductivity. A typical prior art device utilizes a slow wave support structure of a non-conductive but thermally conductive material, such as beryllia, boron nitride, or other ceramics having high thermal conductivity characteristics. ing.
更に技術上知られているように、誘電体支持棒は電子
ビームからの漂遊電子がそれに当たると荷電状態になる
ことができる。結果として生じる電荷の蓄積は、十分に
大きければ、非対称の場合電子ビームの偏向を生じさせ
るか又は対称の場合静電レンズとして作用する。この後
者の現象はビームの扇形化を増大させることができるで
あろうが、このビーム扇形化も又らせんによる遮断を増
大してこれによりらせんにおける遮断電流を増大するこ
とができるであろう。更に、棒の荷電は電子ビームの低
速化又は偏向を生じさせることができ、これは局部化さ
れた区域においてらせん電線に当たる電流の増大を生じ
る結果になる。これは結局らせん電線温度の過度の上昇
につながり且つ究極的には管の故障につながることがあ
る。しかしながら、一般的には、支持棒荷電を経験した
TWTは過度のらせん電線遮断電流のために故障する。As further known in the art, a dielectric support bar can become charged when stray electrons from an electron beam strike it. The resulting charge build-up, if large enough, causes deflection of the electron beam if asymmetric or acts as an electrostatic lens if symmetric. This latter phenomenon could increase the beam fanning, but this beam fanning could also increase the interruption by the helix and thereby increase the interruption current in the helix. In addition, charging of the rod can cause a slowing or deflection of the electron beam, which results in an increase in the current hitting the helical wire in the localized area. This can eventually lead to an excessive rise in the spiral wire temperature and ultimately lead to tube failure. However, in general, experienced support rod charging
TWTs fail due to excessive spiral wire breaking current.
この問題を避ける一つの方法はらせん電線に沿つた局
部的磁界の長時間の調整によることである。時にはシミ
ング（Shimming）と呼ばれるこの操作は、シム操作の試
みが常に許容可能な結果に収束するとはかぎらないの
で、非常に時間を浪費する。付加的な難点は電荷が支持
棒上に形成されるのに要する時間であり、これは「冷
状」（Cold）始動からオンにされたときに適当に動作し
ないシム管を生じることになる。One way to avoid this problem is by prolonged adjustment of the local magnetic field along the helical wire. This operation, sometimes referred to as shimming, is very time consuming since attempts at shim operation do not always converge to acceptable results. An additional difficulty is the time required for the charge to build up on the support bar, which results in a shim tube that does not operate properly when turned on from a "cold" start.
支持棒荷電をなくするために使用される別の方法は棒
表面の導電率を増大して棒表面における電荷の蓄積を防
止することであつた。この方策は電子ビームに密に近接
している棒の部分に黒鉛のような薄い導電性の膜を使用
することを必要とするが、これはこれらの部分がらせん
回路において望まれない損失を導入することのあるらせ
んの無線周波電界内にあるためである。結果として、こ
の技法は時には、棒荷電を防止するために十分に厚い確
実な膜の達成と無線周波エネルギー損失を導入するほど
厚くはない膜の達成との間の妥協を強いる。Another method used to eliminate support bar charging has been to increase the conductivity of the bar surface to prevent charge build-up on the bar surface. This approach requires the use of thin conductive films, such as graphite, on the parts of the bar that are in close proximity to the electron beam, but these parts introduce unwanted losses in the spiral circuit. Because it is within the radio frequency electric field of the helix that can occur. As a result, this technique sometimes forces a compromise between achieving a reliable membrane that is thick enough to prevent rod charging and a membrane that is not thick enough to introduce radio frequency energy losses.
最後に、上に簡単に言及したように、誘電体らせん支
持棒のために一般に使用される材料は窒化ほう素（BN）
間は酸化ベリリウム（BeO）である。酸化ベリリウム棒
は棒荷電を示さないが、その毒性及びもろさのために機
械的製作の見地からは使用するのがより困難な材料であ
る。これに反して、窒化ほう素は、らせんの外周部分の
間に置かれたときにその機械的な結合特性においてより
「寛大」であるので、使用するのに容易であり且つより
望ましい材料であるが、しかし、望ましくない棒荷電特
性を示さない。窒化ほう素は又電気的な諸利点を持つて
いるベリリアよりも低い誘電率を持つている。Finally, as mentioned briefly above, a commonly used material for dielectric helix support rods is boron nitride (BN).
The space is beryllium oxide (BeO). Beryllium oxide rods do not exhibit rod charging, but are a more difficult material to use from a mechanical fabrication standpoint because of their toxicity and fragility. In contrast, boron nitride is an easier and more desirable material to use because it is more "generous" in its mechanical bonding properties when placed between the outer peripheral portions of the helix However, it does not exhibit undesirable rod charging characteristics. Boron nitride also has a lower dielectric constant than beryllia, which has electrical advantages.
（発明の概要） それゆえ改良形無線周波増幅器を提供することがこの
発明の目的である。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide an improved radio frequency amplifier.
無線周波増幅器に使用される遅波遅延線構造体のため
の改良形支持構造体を提供することがこの発明の更なる
目的である。It is a further object of the present invention to provide an improved support structure for a slow wave delay line structure used in a radio frequency amplifier.
この発明のこれら及びその他の目的は、支持構造体に
よつて電子ビームに近接して支持された遅波構造体を持
つた無線周波増幅器を提供することによつて一般的に達
成される。支持構造体は、支持棒を含む少なくとも一つ
の構造支持部材、及び支持棒の外面部分に配置された誘
電材料を備えている。誘電材料は支持棒の材料とは異な
つている。この発明の第１の態様に従つて、支持棒は高
い熱伝導率を持つた材料からなつている。支持棒材料は
窒化ほう素であることが望ましい。支持棒の外面部分に
配置された誘電材料は電子の衝突時に減小する抵抗率を
持つており及び／又は所望の二次電子放出特性を持つて
いて電気的に絶縁性である。チタニア、ベリリア及びマ
グネシアのような誘電材料が好適な誘電材料である。These and other objects of the present invention are generally achieved by providing a radio frequency amplifier having a slow wave structure supported in proximity to an electron beam by a support structure. The support structure includes at least one structural support member including a support bar, and a dielectric material disposed on an outer surface portion of the support bar. The dielectric material is different from the material of the support bar. According to a first aspect of the present invention, the support bar is made of a material having high thermal conductivity. Preferably, the support bar material is boron nitride. The dielectric material disposed on the outer surface portion of the support rod has a resistivity that decreases upon electron impact and / or has the desired secondary electron emission characteristics and is electrically insulating. Dielectric materials such as titania, beryllia and magnesia are preferred dielectric materials.
このような構成では、所望の熱伝導率及び機械的組立
て利点を持つた窒化ほう素支持棒を使用して、これの外
面部分における誘電材料の使用によりそれに電荷の蓄積
が生じないようにすることができるが、その際使用され
る誘電材料は、電子の衝突時にそれの導電率を減小させ
て衝突電子に対する放電路を与えるか、又は実質上１の
二次電子放出比を示してこれにより構造支持部材におけ
る電荷の蓄積を防止するものである。In such an arrangement, the use of a boron nitride support rod with the desired thermal conductivity and mechanical assembly advantages, to ensure that no charge builds up due to the use of dielectric material on its outer surface. However, the dielectric material used may reduce its conductivity during electron impact to provide a discharge path for impinging electrons, or exhibit a secondary electron emission ratio of substantially one, thereby This is to prevent the accumulation of electric charges in the structural support member.
誘電材料は、一般的には１ミクロン未満である厚さを
持つた薄膜の形成をしており、採択実施例では0.1ミク
ロンの厚さのものを用いている。そのような膜は周知の
蒸着法又はスパツタ法によつて都合よく付着させること
ができる。The dielectric material forms a thin film, typically having a thickness of less than 1 micron, with the preferred embodiment having a thickness of 0.1 micron. Such films can be conveniently deposited by well-known vapor deposition or sputter methods.
（実施例） 今度は図１、２及び３に言及すると、無線周波増幅器
10、ここでは進行波管、が示されていて、排気された円
筒形金属包囲体14の長手軸13に沿つて延びた複数の巻回
部を持つた遅波遅延線構造体、ここではらせん電線12が
含まれている。無線周波信号は入力導体15、ここでは内
側導体17がらせん電線12の左側端部に接続され且つ外側
導体19が包囲体14に電気的に接続されている通常の同軸
伝送線、によつてらせん電線12に結合される。出力導体
18、ここではやはり同軸伝送線、はその外側導体21が包
囲体14に電気的に接続され且つその内側導体23がらせん
電線12の右側端部に接続されている。EXAMPLE Referring now to FIGS. 1, 2 and 3, a radio frequency amplifier
10, here a traveling wave tube is shown, a slow wave delay line structure having a plurality of turns extending along a longitudinal axis 13 of an evacuated cylindrical metal enclosure 14, here a spiral An electric wire 12 is included. The radio frequency signal is spiraled through an input conductor 15, here a conventional coaxial transmission line, with an inner conductor 17 connected to the left end of the helical wire 12 and an outer conductor 19 electrically connected to the enclosure 14. It is connected to the electric wire 12. Output conductor
18, here also a coaxial transmission line, whose outer conductor 21 is electrically connected to the enclosure 14 and whose inner conductor 23 is connected to the right end of the spiral wire 12.
電子銃形電子ビーム源22には電子ビーム軌道の長手軸
13に沿つてのコレクタ20への集束を助けるためにわずか
に凹面の曲率を持つた電子放出陰極24がある。陰極24は
コイル26によつて加熱され、そして電気的リードは電子
銃源の各構成部分の適当な直流電圧供給源（図示されて
いない）への接続に備えるために包囲体14の壁部を貫通
している。例えば正の電位によつて適当にバイアスされ
た加速器電極28は通常の方法でのビーム集束を助ける。
外部磁界が磁石30によつて発生されるが、この磁石は高
保磁力永久磁石材料、例えばサマリウム・コバルト若し
くは白金コバルト、又は包囲体14を取り囲む電磁石のい
ずれかからなることができる。The longitudinal axis of the electron beam trajectory is
There is an electron emitting cathode 24 with a slightly concave curvature to aid focusing to collector 20 along 13. The cathode 24 is heated by the coil 26 and the electrical leads are provided on the wall of the enclosure 14 in preparation for connection of the components of the electron gun source to a suitable DC voltage supply (not shown). Penetrates. Accelerator electrodes 28, appropriately biased, for example, by a positive potential, assist in beam focusing in a conventional manner.
An external magnetic field is generated by magnet 30, which may be comprised of either a high coercivity permanent magnet material, such as samarium-cobalt or platinum-cobalt, or an electromagnet surrounding enclosure 14.
らせん遅波遅延線構造体12は導電性電線の複数の巻回
部からなつていて、支持構造体33によつて包囲体14内で
電子ビームに近接して支持されている。支持構造体は装
置の軸13に平行に長手方向に配置された複数の細長い非
導電性構造支持部材34を備えている。構造支持部材34は
電気絶縁、高熱伝導性材料の内側支持棒36を含んでい
る。支持棒36の熱伝導率はらせんを冷却するために高く
するべきである。この場合、支持棒36は窒化ほう素であ
る。支持棒36はこの場合その外面が誘電材料39の薄膜で
被覆されている。支持棒34の外面に、チタニア、マグネ
シア又はベリリアのような誘電材料の薄い、１ミクロン
未満の（この場合0.1ミクロンの厚さを持つた）膜39で
被覆を施すと棒荷電は事実上除去されることが発見され
た。窒化ほう素支持棒36の内面のそのような荷電は電子
の衝突時に減小する抵抗率を持つか又は実質上１の二次
電子放出比を示す誘電材料をそのような棒の上に配置す
ることによつて除去されると考えられる。それゆえ、発
生した電子ビームにおける漂遊電子からの電子衝撃の下
で、他の場合には窒化ほう素棒の面に蓄積するような電
荷は消散させられる。被覆材料の抵抗率が減小された場
合には、電荷はらせんへの漏れによつて消散するであろ
う。被覆材料が１の二次電子放出比を呈する場合には、
電荷は電子放射によつて消散される。それゆえ、図４及
び５を参照して、主電子ビームからの漂遊電子はらせん
支持構造体の内面部分37に衝突する。その結果として、
電圧Vsurface（Vs）が支持構造体の面に発生される。ら
せん電線上の電圧はVhelix（VH）として表現されること
ができる。従つて、らせん電線と誘電体支持構造体の内
面部分37との間には差電圧△Ｖが発生されるが、ここで
△Ｖ＝Vhelix−Vsurfaceである（但し、Vhelixは電子ビ
ームの源、この場合陰極24に対するらせんの電圧であ
り、又Vsurfaceは陰極24に対する被覆39の表面における
電圧である）。The helical slow wave delay line structure 12 is composed of a plurality of windings of a conductive wire, and is supported by the support structure 33 in the enclosure 14 in proximity to the electron beam. The support structure comprises a plurality of elongate non-conductive structural support members 34 arranged longitudinally parallel to the axis 13 of the device. Structural support member 34 includes an inner support bar 36 of an electrically insulating, highly thermally conductive material. The thermal conductivity of the support bar 36 should be high to cool the helix. In this case, the support rod 36 is boron nitride. The support bar 36 is in this case coated on its outer surface with a thin film of dielectric material 39. Coating the outer surface of support rod 34 with a thin, less than 1 micron (in this case having a thickness of 0.1 micron) film 39 of a dielectric material such as titania, magnesia or beryllia effectively eliminates rod charging. Was discovered. Such a charge on the inner surface of the boron nitride support rod 36 has a resistivity that decreases upon electron impact or places a dielectric material on such rod that exhibits a secondary electron emission ratio of substantially one. It is thought that it will be removed. Therefore, under electron bombardment from stray electrons in the generated electron beam, charges that would otherwise accumulate on the surface of the boron nitride rod are dissipated. If the resistivity of the coating material decreases, the charge will dissipate due to leakage into the helix. If the coating material exhibits a secondary electron emission ratio of 1,
The charge is dissipated by electron radiation. Thus, with reference to FIGS. 4 and 5, stray electrons from the main electron beam impinge on the inner surface portion 37 of the helical support structure. As a result,
A voltage Vsurface (Vs) is generated on the surface of the support structure. The voltage on the helical wire can be expressed as Vhelix ( VH ). Accordingly, a difference voltage ΔV is generated between the spiral wire and the inner surface portion 37 of the dielectric support structure, where ΔV = Vhelix−Vsurface (where Vhelix is the source of the electron beam, In this case, the spiral voltage for the cathode 24 and Vsurface is the voltage on the surface of the coating 39 for the cathode 24).
図４から、△Ｖ＝〔１−δ（Ｖ）〕IR （１） 方程式（１）から明らかなことであるが、△Ｖは、二
次電子放出比に依存する電圧〔δ（Ｖ）〕、漏れ抵抗
Ｒ、及び衝突電子電流Ｉに依存する。測定の結果では、
漏れ抵抗は一定ではないかもしれず、衝突電子電流及び
電圧の大きさに依存することがある。測定は、窒化ほう
素の支持棒において、内面部分37、陰極24及びコレクタ
20に面した端面部分40、並びに側面部分42にチタニア並
びにマグネシアの0.1ミクロン厚の膜をスパツタしたも
の並びにしないものについて行つた。それゆえ注目され
ることであるが、金属包囲体14に接触した棒34の外面41
の端部はこの場合被覆されず、従つてこの場合窒化ほう
素は包囲体14と接触している。印加電圧は10KVであり、
且つ集束した電子ビーム電流は10ナノアンペアであつ
た。垂直入射においては、結果は次のとおりであつた。From FIG. 4, ΔV = [1−δ (V)] IR (1) It is clear from equation (1) that ΔV is a voltage [δ (V)] that depends on the secondary electron emission ratio. , The leakage resistance R, and the collision electron current I. In the measurement results,
Leakage resistance may not be constant and may depend on the magnitude of the impinging electron current and voltage. Measurements were taken on a boron nitride support rod with the inner surface 37, cathode 24 and collector
An end portion 40 facing 20 and a side portion 42 were sputtered with and without a 0.1 micron thick film of titania and magnesia. It is therefore noted that the outer surface 41 of the rod 34 in contact with the metal enclosure 14
Is not covered in this case, so that in this case the boron nitride is in contact with the enclosure 14. The applied voltage is 10KV,
The focused electron beam current was 10 nanoamps. At normal incidence, the results were as follows:
衝突電流が10ないし10000ナノアンペアの範囲で変え
られ、且つ入射角が０゜から60゜まで変えられたとき
に、材料に発生した差電圧△Ｖの値は約50ボルトの測定
誤差の範囲内で不変化であつた。棒表面電圧が約10KVの
らせん電圧から（被覆のない窒化ほう素の場合における
ように）3KVだつた異なる場合には、集束離散が生じ
る。しかしながら、この差電圧が、チタニア又はマグネ
シア被覆のある窒化ほう素の場合におけるように、わず
か200ボルトであるならば、集束離散は無視してよい。
それゆえ、チタニア、マグネシア、又はベリリアの薄い
金属酸化物膜は、そのような被覆を電子衝撃下で導電性
にする機構によつて又は二次電子放出によつて荷電問題
を除去することができることが判明した。 When the impact current is varied in the range of 10 to 10,000 nanoamps and the angle of incidence is varied from 0 ° to 60 °, the value of the differential voltage ΔV generated in the material is within the measurement error of about 50 volts. Was unchanged. If the rod surface voltage differs from a spiral voltage of about 10 KV by 3 KV (as in the case of uncoated boron nitride), focused discrete results occur. However, if this difference voltage is only 200 volts, as in the case of boron nitride with titania or magnesia coating, the focusing discretes can be neglected.
Therefore, thin metal oxide films of titania, magnesia, or beryllia can eliminate charging problems by mechanisms that render such coatings conductive under electron bombardment or by secondary electron emission. There was found.
二次電子放出比の差異が棒荷電における差異を説明す
ることのできる方法は、典型的な二次電子放出量を到来
電子のエネルギーの関数として示した図６の助けにより
示されることができる。放出面が高い表面抵抗のもの、
すなわち良好な絶縁性である場合には、表面はδ＜１な
らば負に又はδ＞１ならば正に荷電する。The manner in which differences in secondary electron emission ratio can account for differences in rod charging can be illustrated with the aid of FIG. 6, which shows typical secondary electron emission as a function of incoming electron energy. The emission surface has high surface resistance,
That is, if good insulation, the surface is negatively charged if δ <1 or positively charged if δ> 1.
表面が荷電すると、その電圧は到来電子を加速又は減
速しようとし、そしてこれは二次電子放出量に影響を与
える。この影響は、ＶＩより下では表面が負に荷電して
到来電子のエネルギーを零の方へ減小させるようなもの
である。同様に、ＶIIより上では電位はＶIIの方へ減小
される。ＶＩとＶIIとの間では、表面は正に荷電して、
印加（らせん）電圧に近いが電圧ＶIIより下の点Ｍにお
いて平衡に達するまで到来電子のエネルギーを増大させ
る。As the surface charges, the voltage attempts to accelerate or decelerate the incoming electrons, which affects the secondary electron emission. This effect Below V I is such surfaces be reduced small towards the zero energy of the negatively charged by the incoming electrons. Similarly, above the V II potential is reduced small toward the V II. Between the V I and V II, the surface is positively charged,
Applying (spiral) is close to the voltage increasing energy of the incoming electrons to reach equilibrium at M point below the voltage V II.
電圧ＶIIは誘電体被覆のために使用された材料及びこ
れの厚さに依存する。Ｒが無限大ならば、目標はＶII＝
Vhelixになるように表面被覆を施すことである。それゆ
え、固定した管動作電圧に対しては、被覆材料及びこれ
の厚さは、組合せにおいて被覆面が１の二次電子放出比
を呈するように選択される。Voltage V II is dependent on the material used for the dielectric coating and the thickness of this. If R is infinite, the goal is V II =
Applying a surface coating to become Vhelix. Therefore, for a fixed tube operating voltage, the coating material and its thickness are selected such that the coating surface in the combination exhibits a secondary electron emission ratio of one.
この発明の採択実施例を説明したので、これらの概念
を具体化した他の実施例が使用され得ることは明白であ
る。例えば、他の誘電体及び酸化物はこの時点では試さ
れていないが、他の材料、例えば他の金属酸化物も適当
な特性（すなわち、電子の衝突時にそれの抵抗率を減小
させるか及び／又は１の二次電子放出比を持つているも
の）を呈することができるものと予想される。更に、ス
パツタ以外の被覆技術も使用され得る。Having described the preferred embodiments of the invention, it will be apparent that other embodiments embodying these concepts may be used. For example, other dielectrics and oxides have not been tried at this time, but other materials, such as other metal oxides, also have appropriate properties (ie, reduce their resistivity upon electron impact and And / or having a secondary electron emission ratio of 1). In addition, coating techniques other than spatter may be used.
図１はこの発明に従つて構造支持部材によつて支持され
たらせん遅波遅延線を有する進行波管（TWT）の長手方
向断面図の線図式略図である。 図２は図１における線２−２に沿つて取られた断面図で
ある。 図３は図２の進行波管の一部分の一部断面による等角図
である。 図４は構造支持構造物、電子ビーム、及びらせん電線の
外周端部の間の関係を示した、図１のTWTの一部分の線
図式断面略図であつて、この発明の特徴を理解するのに
有効なものである。 図５は電子により衝突された誘電体の線図であつて、こ
の発明の特徴を理解するのに有効なものである。 図６はある材料に対する二次電子放出比対電子ビームエ
ネルギーを示した曲線図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a longitudinal sectional view of a traveling wave tube (TWT) having a helical slow wave delay line supported by a structural support member in accordance with the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG. FIG. 3 is an isometric view of a portion of the traveling wave tube of FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional schematic view of a portion of the TWT of FIG. 1 illustrating the relationship between the structural support structure, the electron beam, and the outer peripheral edge of the helical wire to provide an understanding of the features of the present invention. It is valid. FIG. 5 is a diagram of a dielectric impinged by electrons, which is useful for understanding the features of the present invention. FIG. 6 is a curve diagram showing secondary electron emission ratio versus electron beam energy for a material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭33−8581（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 23/26 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-B-33-8581 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01J 23/26
Claims (12)
持された遅波構造体を備えていて、前記支持手段が少な
くとも１つの構造支持部材を含んでおり、この支持部材
が、 支持棒と、 支持棒の外面部分に配置された、支持棒の材料とは異な
っている誘電体材料と、からなり、誘電材料が電気絶縁
性であって電子ビームからの電子の衝突により抵抗率が
低下する、無線周波増幅器。1. A slow wave structure supported in proximity to an electron beam by support means, said support means including at least one structural support member, said support member comprising: a support rod; A dielectric material, which is different from the material of the support rod, disposed on an outer surface portion of the support rod, wherein the dielectric material is electrically insulating, and the resistivity is reduced by collision of electrons from an electron beam, Radio frequency amplifier.
１に記載の無線周波増幅器。2. The radio frequency amplifier according to claim 1, wherein said dielectric material is a metal oxide.
項１に記載の無線周波増幅器。3. The radio frequency amplifier according to claim 1, wherein said support rod has a high thermal conductivity.
に記載の無線周波増幅器。4. The method according to claim 1, wherein said support rod is made of boron nitride.
The radio frequency amplifier according to claim 1.
４に記載の無線周波増幅器。5. The radio frequency amplifier according to claim 4, wherein said dielectric material is a metal oxide.
５に記載の無線周波増幅器。6. The radio frequency amplifier according to claim 5, wherein said metal oxide is titania.
る、請求項１に記載の無線周波増幅器。7. The radio frequency amplifier according to claim 1, wherein said slow wave structure comprises a spiral wire.
持された遅波構造体を備えていて、前記支持手段が少な
くとも１つの構造支持部材を含んでおり、この支持部材
が、 支持棒と、 支持棒の外面部分に配置された、支持棒の材料とは異な
っている誘電体材料と、からなり、誘電材料が電子ビー
ムの源に対する遅波構造体の電圧において実質上１の二
次電子放出比を示す、無線周波増幅器。8. A slow wave structure supported by the support means in proximity to the electron beam, the support means including at least one structural support member, the support member comprising: a support rod; A dielectric material, different from the material of the support rod, disposed on an outer surface portion of the support rod, wherein the dielectric material has substantially one secondary electron emission at the voltage of the slow wave structure to the source of the electron beam. Radio frequency amplifier showing the ratio.
項８に記載の無線周波増幅器。9. The radio frequency amplifier according to claim 8, wherein said support rod has a high thermal conductivity.
８に記載の無線周波増幅器。10. The radio frequency amplifier according to claim 8, wherein said support rod is made of boron nitride.
である、請求項８に記載の無線周波増幅器。11. The radio frequency amplifier according to claim 8, wherein said dielectric material is magnesia or beryllia.
て配置された遅波構造体を備えており、前記支持構造体
が少なくとも１つの窒化ほう素支持棒からなっていて、
これの外面部分にチタニア、マグネシア又はベリリアが
配置されている無線周波増幅器。12. A slow wave structure disposed in proximity to an electron beam by a support structure, said support structure comprising at least one boron nitride support rod,
A radio frequency amplifier in which titania, magnesia or beryllia is arranged on the outer surface.
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